DE69509191T2 - METHOD FOR PEELING THE SKIN SURFACE BY LASER - Google Patents

METHOD FOR PEELING THE SKIN SURFACE BY LASER

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Abstract

The present invention provides an apparatus for the removal of epidermal skin cells of corneum stratum on a section of human skin, the apparatus including : a) a light absorbing contaminant capable of infiltrating into the corneum stratum cells when applied to the skin and having a high absorption at at least one frequeny band of light ; and b) an illumination source in spaced apart relation to the contaminant when applied to a section of human skin for illuminating a surface of the section of human skin and the contaminant with pulses of light having sufficient energy to cause the tearing off of the superficial epidermal skin cells of corneum stratum. <IMAGE>

Description

[0001] Die Erfindung betrifft Verfahren zur Entfernung der Oberflächenschicht der menschlichen Haut und insbesondere solche Verfahren, die Laser anwenden.[0001] The invention relates to methods for removing the surface layer of human skin and in particular to such methods using lasers.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] Die Epidermis der menschlichen Haut umfaßt mehrere klar unterscheidbare Hautgewebeschichten. Diese Gewebeschichten sind in Blockdiagrammform in Fig. 1 gezeigt. Die tiefste Schicht ist die Stratum basale-Schicht, die aus säulenartigen Zellen besteht. Die nächste Schicht ist die aus polyedrischen Zellen zusammengesetzte stratum spinosum.[0002] The epidermis of human skin comprises several clearly distinguishable skin tissue layers. These tissue layers are shown in block diagram form in Figure 1. The deepest layer is the stratum basale layer, which consists of columnar cells. The next layer is the stratum spinosum, composed of polyhedral cells.

[0003] Von der stratum spinosum nach oben gedrückte Zellen sind abgeflacht bzw. plattgedrückt und synthetisieren Keratohyalin-Körnchen unter Bildung der Stratum granulosum- Schicht. Während sich diese Zellen nach außen bewegen, verlieren sie ihre Nuklei, und die Keratohyalin-Körnchen verschmelzen und vermischen sich mit den Tonofibrillen. Dadurch wird eine klare Schicht gebildet, die als stratum lucidum bezeichnet wird. Die Zellen der stratum lucidum sind dicht gepackt.[0003] Cells pushed up from the stratum spinosum are flattened and synthesize keratohyalin granules to form the stratum granulosum layer. As these cells move outward, they lose their nuclei and the keratohyalin granules fuse and mix with the tonofibrils, forming a clear layer called the stratum lucidum. The cells of the stratum lucidum are densely packed.

[0004] Während sich diese Zellen von der stratum lucidum nach oben bewegen, werden sie zu zahlreichen Schichten aus opaken Schuppen bzw. Squamas zusammengedrückt. Diese Zellen sind alle flachgedrückte Überreste von Zellen, die völlig mit Keratin angefüllt wurden und die gesamte sonstige Innenstruktur, einschließlich die Nuklei, verloren haben. Diese Schuppen bilden die Außenschicht der Epidermis, die stratum corneum. Im unteren Teil der stratum corneum sind die Zellen dicht gepackt und haften fest aneinander, doch weiter oben in dem Stratum werden sie locker gepackt und blättern schließlich an der Oberfläche ab. Zum Beispiel besteht in der Wangenhaut eines 50 Jahre alten Gesichts die Außenschicht des corneum stratum typischerweise aus etwa 15 Schichten, und die Schichten blättern mit einer Rate von etwa ein oder zwei Schichten pro Monat ab. Somit erhalten wir auf natürliche Weise eine völlig neue stratum corneum etwa zweimal pro Jahr.[0004] As these cells move up from the stratum lucidum, they are compressed into numerous layers of opaque scales or squamas. These cells are all flattened remnants of cells that have become completely filled with keratin and have lost all other internal structure, including the nuclei. These scales form the outer layer of the epidermis, the stratum corneum. In the lower part of the stratum corneum, the cells are tightly packed and adhere tightly to one another, but higher up in the stratum they become loosely packed and eventually exfoliate at the surface. For example, in the cheek skin of a 50-year-old face, the outer layer of the corneum stratum typically consists of about 15 layers, and the layers exfoliate at a rate of about one or two layers per month. Thus, we naturally get a completely new stratum corneum about twice per year.

[0005] Es ist wohlbekannt, daß die Entfernung einiger Oberflächenschichten von der menschlichen Haut allgemein zu einer jünger aussehenden Haut führt. Es wurden zahlreiche Techniken ausprobiert, um diese Wirkung zu erzielen. Ein leichter Sonnenbrand führt zu leichter Blasenbildung der Haut, worauf sich die Außenschicht der Haut abschält. Dies hinterläßt allgemein eine jünger aussehende Hautoberfläche. Ähnliche Resultate können durch Abschabungsver fahren, wie das tatsächliche Abschaben der Oberflächenschicht mit einem Abrasions- bzw. Schleifmaterial, wie feinem Sandpapier, erhalten werden.[0005] It is well known that the removal of some surface layers from the human skin generally results in younger looking skin. Numerous techniques have been tried to achieve this effect. A mild sunburn causes mild blistering of the skin, after which the outer layer of the skin peels off. This generally leaves a younger looking skin surface. Similar results can be achieved by scraping techniques such as the actual scraping of the surface layer with an abrasive or grinding material, such as fine sandpaper.

[0006] Die WO-A-9308715 beschreibt ein Verfahren zur Haarentfernung, umfassend das Auftragen auf die Haut einer Fremdsubstanz mit einer hohen Absorption von Licht eines Frequenzbereichs und das Bestrahlen der Haut mit dem Licht, um die Haare auf dieser Haut zu beschädigen. In dieser Druckschrift sind die Fremdsubstanzen und Lichtquellen, z. B. Laser, derart beschaffen, daß die Lichtenergie in Wärme umgewandelt wird, die sich von der Fremdsubstanz zu den umgebenden Geweben verteilt.[0006] WO-A-9308715 describes a method of hair removal comprising applying to the skin a foreign substance having a high absorption of light of a frequency range and irradiating the skin with the light to damage the hair on that skin. In this document, the foreign substances and light sources, e.g. lasers, are such that the light energy is converted into heat which is distributed from the foreign substance to the surrounding tissues.

[0007] Neulich wurden Versuche zur Anwendung von Laserstrahlen unternommen, um die Oberflächenschicht der Haut zu "kochen". Dieses Kochen verursacht eine Blasenbildung bei der Haut, worauf die Oberflächenschichten abgeschabt werden können. Auch experimentierten Personen mit Lasern, die die Außenfläche verdampfen. Diese Verfahren des Stands der Technik liefern einige nützliche Resultate, bringen aber auch potentielle Risiken für den Patienten mit sich. Der leichte Sonnenbrand bedeutet das Risiko einer damit verbundenen Langzeitschädigung der Haut. Abrasionsverfahren führen häufig zu Bluten und Schmerzen und manchmal einer Infektion, Verschorfung und leichter Narbenbildung. Laserbehandlungen können zu Schmerzen und unerwünschten Verbrennungen führen, und wenn sie nicht richtig angewandt werden, können sie zu Bluten und Narbenbildung führen.[0007] Recently, attempts have been made to use laser beams to "cook" the surface layer of the skin. This cooking causes the skin to blister, after which the surface layers can be scraped away. People have also experimented with lasers that vaporize the outer surface. These state-of-the-art methods provide some useful results, but also carry potential risks to the patient. The mild sunburn poses the risk of associated long-term damage to the skin. Abrasive procedures often result in bleeding and pain, and sometimes infection, scabbing, and mild scarring. Laser treatments can cause pain and unwanted burns, and if not used properly, can result in bleeding and scarring.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

[0008] Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren für die Entfernung von oberflächlichen epidermischen Hautzellen in der menschlichen Haut bereit. Eine Fremdsubstanz mit einer hohen Absorption von Licht bei zumindest einer Wellenlänge wird topisch auf die Oberfläche der Haut aufgetragen. Ein Teil der Fremdsubstanz wird zum Eindringen in die Freiräume zwischen den oberflächlichen epidermischen Hautzellen gezwungen. Der Hautbereich wird mit kurzen Pulsen bei der obenstehenden Wellenlänge vorzugsweise durch einen Laser bestrahlt, wobei zumindest einer der Pulse eine genügende Energiedichte besitzt, um einige der Partikel zum Explodieren zu bringen und dadurch die oberflächlichen epidermischen Hautzellen mitgerissen werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform verwenden wir 1 Mikrometer große Graphitpartikel und einen Nd : YAG- Laser. Die Erfindung stellt ein Verfahren für die kosmetische Entfernung von oberflächlichen epidermischen Hautzellen des corneum stratum in der menschlichen Haut bereit, umfassend die Schritte:[0008] The present invention provides a method for the removal of superficial epidermal skin cells in human skin. A foreign substance having a high absorption of light at at least one wavelength is topically applied to the surface of the skin. A portion of the foreign substance is forced to penetrate into the spaces between the superficial epidermal skin cells. The skin area is irradiated with short pulses at the above wavelength, preferably by a laser, at least one of the pulses having sufficient energy density to explode some of the particles and thereby entrain the superficial epidermal skin cells. In a preferred embodiment we use 1 micron sized graphite particles and a Nd:YAG laser. The invention provides a method for the cosmetic removal of superficial epidermal skin cells of the corneum stratum in human skin, comprising the steps of:

a. Topische Auftragung auf einen Hautbereich einer Fremdsubstanz mit einer hohen Absorption von Licht zumindest eines Frequenzbereichs, welcher in die äußeren Schichten der menschlichen Epidermis eindringt;a. Topical application to an area of skin of a foreign substance having a high absorption of light of at least one frequency range which penetrates the outer layers of the human epidermis;

b. Erzwingen des Eindringens von einem Teil der Fremdsubstanz, um den Freiraum zwischen den oberflächlichen epidermischen Hautzellen zu füllen;b. Forcing the penetration of a portion of the foreign substance to fill the space between the superficial epidermal skin cells;

c. Bestrahlen des Hautbereichs mit Lichtpulsen zumindest eines Frequenzbereichs, wobei mindestens einer der Pulse eine genügende Energiedichte aufweist, um mindestens einen Teil der Fremdsubstanz zum Explodieren zu bringen und eine für die Diffusion der Hitze ungenügende Dauer aufweist, so daß der Teil der Fremdsubstanz explodiert und dadurch einige der oberflächlichen epidermischen Hautzellen mitreißt.c. Irradiating the skin area with light pulses of at least one frequency range, wherein at least one of the pulses has a sufficient energy density to cause at least a portion of the foreign substance to explode and has an insufficient energy density for the diffusion of heat. duration, so that the part of the foreign substance explodes, thereby taking with it some of the superficial epidermal skin cells.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0009] Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.[0009] Preferred embodiments of the present invention can be described with reference to the drawings.

ERSTE BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM - Nd : YAGFIRST PREFERRED EMBODIMENT - Nd : YAG Außenschichten der EpidermisOuter layers of the epidermis

[0010] Eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 10 beschrieben werden. Die Fig. 2 zeigt einen typischen Querschnitt eines Bereichs des äußeren Teils (die obersten drei Schichten bzw. Strata) der menschlichen Epidermis wie denjenigen in der Haut einer Wange einer 50 Jahre alten weiblichen Person. Gezeigt wird eine Darstellung einer 15 Zellen dicken stratum corneum 1 und einer 3 Zellen dicken stratum lucidum 2, sowie einer 3 Zellen dicken stratum granulosum. Die gezeigte Gesamtdicke ist etwa 100 Mikrometer (0,10 mm).[0010] A first preferred embodiment of the present invention can be described with reference to Figures 2 to 10. Figure 2 shows a typical cross-section of a region of the outer part (the top three layers or strata) of the human epidermis such as that in the skin of a cheek of a 50 year old female. Shown is a representation of a 15 cell thick stratum corneum 1 and a 3 cell thick stratum lucidum 2, as well as a 3 cell thick stratum granulosum. The total thickness shown is about 100 micrometers (0.10 mm).

[0011] Einzelne Zellen des stratum corneum weisen Abmessungen von etwa 10 bis 15 Mikrometer Länge, etwa 5 Mikrometer Breite und bis zu 2 Mikrometer Dicke auf. Die Zellen der oberen Schichten werden ganz locker zusammengehalten. Freiräume zwischen den Zellen reichen von einem Abstand null bis zu etwa 1 oder 2 Mikrometer.[0011] Individual cells of the stratum corneum have dimensions of about 10 to 15 micrometers long, about 5 micrometers wide and up to 2 micrometers thick. The cells of the upper layers are held together very loosely. The spaces between the cells range from zero to about 1 or 2 micrometers.

Auftragung einer KohlenstofflösungApplication of a carbon solution

[0012] Der erste Schritt dieser bevorzugten Ausführungsform ist die topische Auftragung einer Schicht aus Kohlenstoffiösung auf die Hautoberfläche, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Lösung besteht aus 1-Mikrometer-Graphitpulver in Babyöl. Das Graphit-Öl-Verhältnis ist 20 Prozent Graphit, suspendiert in 80 Prozent Öl, auf Gewichtsbasis. Der nächste Schritt in Fig. 4 ist das Drücken einiger Kohlenstoflfpartikel nach unten unter die Oberfläche des stratum corneum. Wir führen dies bevorzugt mit einer Ultraschallvorrichtung, die mit 0,2 Watt pro cm² und 10 MHz betrieben wird, durch.[0012] The first step of this preferred embodiment is the topical application of a layer of carbon solution to the skin surface as shown in Figure 3. The solution consists of 1 micron graphite powder in baby oil. The graphite to oil ratio is 20 percent graphite suspended in 80 percent oil, by weight. The next step in Figure 4 is to push some carbon particles down beneath the surface of the stratum corneum. We preferably do this with an ultrasonic device operating at 0.2 watts per square centimeter and 10 MHz.

[0013] Wir verwenden einen Hewlett Packard-Pulsgeneratur, Modell 3325A, und einen Parametrics-Transducer, Modell A5525. Wir stellten fest, daß ungefähr 5 Minuten Ultaschallbehandlungen bei dieser Frequenz eine beträchtliche Menge an Kohlenstoffkartikeln durch mehrere Schichten des stratum corneum hindurch treiben. Das Ergebnis der Ultraschallbehandlung ist in Fig. 5 gezeigt. Diese Verteilung der Kohlenstoffpartikel wurde auf Schweinshaut demonstriert. Die mikroskopische Untersuchung der Biopsieproben von Schweinshaut zeigen die in Fig. 5 dargestellte Verteilung. Wie in Fig. 5 gezeigt, werden zwei Schichten von Graphitpartikeln auf der Oberfläche zurückgelassen, und ein Teil der Partikel 6 wird unterhalb der Oberfläche verteilt.[0013] We use a Hewlett Packard pulse generator, model 3325A, and a Parametrics transducer, model A5525. We found that approximately 5 minutes of ultrasonication at this frequency drives a significant amount of carbon particles through several layers of the stratum corneum. The result of the ultrasonication is shown in Figure 5. This distribution of carbon particles was demonstrated on pig skin. Microscopic examination of the biopsy samples of pig skin show the distribution shown in Figure 5. As shown in Figure 5, two layers of graphite particles are left on the surface and a portion of the particles 6 are distributed below the surface.

PulsbestrahlungPulse irradiation

[0014] Der nächste Schritt ist die Bestrahlung der Hautoberfläche mit Nd : YAG- Laserpulsen von etwa 3 J/cm² bei einer Wellenlänge von 1,06 um. Die Pulsfrequenz ist etwa 5 Hz, doch wir scannen den Strahl, so daß jede Stelle den Pulsen mit einer Frequenz von etwa 1 Hz unterworfen wird. Graphit absorbiert Laserenergie bei einer Wellenlänge von 1,06 um sehr stark. Die latente Verdampfungswärme beträgt etwa 104 J/cm³ für kalten festen Graphit. Somit würde die Verdampfung eines 1 Mikrometer großen Würfels (10&supmin;¹² cm³) ungefähr 10&supmin;&sup8; J erfordern. Die auf die Oberfläche treffende Energie des 1 Mikrometer großen Partikels (1 · 10&supmin;&sup8; cm²) bei einem 3 J/cm²-Puls ist 3 · 10&supmin;&sup8; J, etwa das Dreifache der zur Verdampfung des Partikels benötigten Energie. Die Energie wird innerhalb von ein paar Nanosekunden abgegeben, so daß keine Zeit für die Diffusion der Wärme vorhanden ist, so daß dieses heftig explodiert bei der Bestrahlung durch den Puls. Die Wirkung eines Pulses ist die Verdampfung eines Teils des Graphits (besonders kleinerer Teilchen) und das Zerbrechen größerer Graphitpartikel zu kleineren Partikeln, welche mit hoher Energie auseinanderfliegen (nachfolgende Pulse verdampfen die kleineren, durch die vorhergehenden Pulse erzeugten Partikel.)[0014] The next step is to irradiate the skin surface with Nd:YAG laser pulses of about 3 J/cm2 at a wavelength of 1.06 µm. The pulse frequency is about 5 Hz, but we scan the beam so that each site is subjected to pulses at a frequency of about 1 Hz. Graphite absorbs laser energy very strongly at a wavelength of 1.06 µm. The latent heat of vaporization is about 104 J/cm3 for cold solid graphite. Thus, the vaporization of a 1 micrometer cube (10-12 cm3) would require about 10-8 J. The energy of the 1 micrometer particle (1 x 10-8 cm2) striking the surface with a 3 J/cm2 pulse is 3 x 10-8 J, about three times the energy needed to vaporize the particle. The energy is released within a few nanoseconds, so there is no time for the heat to diffuse, causing it to explode violently when irradiated by the pulse. The effect of a pulse is to vaporize some of the graphite (especially smaller particles) and to break larger graphite particles into smaller particles that fly apart with high energy (subsequent pulses vaporize the smaller particles created by the previous pulses).

[0015] Auf diese Weise wird als eine Folge des ersten Pulses 7 die erste Schicht der Graphitpartikel wie bei 8 in Fig. 6 gezeigt zum Explodieren gebracht. Die zweite Schicht und die Hautoberfläche wird wirksam von dem ersten Puls 7 durch die erste Schicht abgeschirmt. Einige der Kohlenstoffpartikel über der Haut wurden in die Haut getrieben als Folge der von der Explosion der Partikel in der ersten Schicht resultierenden Schockwellen. Der eine Sekunde später kommende zweite Puls 9 verdampft die zweite Schicht, wie bei 10 in Fig. 7 gezeigt. Wie zuvor werden weitere Partikel in die Haut getrieben. Die Haut wird ziemlich wirksam von dem Puls 9 durch die zweite Schicht abgeschirmt. Doch der dritte Puls 11 tritt mit der Haut und den Kohlenstoffpartikeln unter der Haut in Wechselwirkung. Die Laserenergie bei einer Wellenlänge von 1,06 besitzt eine Extinktionslänge in der menschlichen Haut von mehreren cm, so daß sehr wenig von der Energie des Pulses in dem Hautgewebe absorbiert wird, jedoch in den Graphitpartikeln unter der Oberfläche und bei Absorption der Energie von dem dritten Puls 11, wie in Fig. 8 gezeigt, stark absorbiert wird, wobei die Partikel die toten Zellen der stratum corneum mitreißen, die über den explodierenden Zellen wie in Fig. 8 gezeigt lagen. Einige Partikel können von dem Puls 11 abgeschirmt werden, doch stellen drei oder vier zusätzliche Pulse 13 sicher, daß im wesentlichen alle Graphitpartikel wie in Fig. 9 gezeigt zum Explodieren gebracht werden.[0015] In this way, as a result of the first pulse 7, the first layer of graphite particles is exploded as shown at 8 in Fig. 6. The second layer and the skin surface are effectively shielded from the first pulse 7 by the first layer. Some of the carbon particles above the skin have been driven into the skin as a result of the shock waves resulting from the explosion of the particles in the first layer. The second pulse 9, coming one second later, vaporizes the second layer as shown at 10 in Fig. 7. As before, further particles are driven into the skin. The skin is quite effectively shielded from the pulse 9 by the second layer. However, the third pulse 11 interacts with the skin and the carbon particles below the skin. The laser energy at a wavelength of 1.06 has an extinction length in human skin of several cm, so that very little of the energy of the pulse is absorbed in the skin tissue, but is strongly absorbed in the graphite particles below the surface and upon absorption of the energy from the third pulse 11 as shown in Fig. 8, the particles carry away the dead cells of the stratum corneum which were overlying the exploding cells as shown in Fig. 8. Some particles may be shielded by the pulse 11, but three or four additional pulses 13 ensure that substantially all of the graphite particles are exploded as shown in Fig. 9.

[0016] Die Fig. 10 zeigt einen Querschnitt der Hautoberfläche nach der Laserbestrahlung. Diese Zeichnung basiert auf Schweinshautbiopsie-Resultaten der wie obenstehend beschrieben behandelten Haut. Die Haut wird leicht mit einem alkoholgetränkten Tuch abgewaschen und trocknen gelassen, was zu der in Fig. 11 gezeigten Oberfläche führt. Die in Fig. 11 gezeigte Darstellung kann mit derjenigen von Fig. 2 verglichen werden. Wir sehen, daß etwa drei Schichten der toten Zellen in dem stratum corneum entfernt wurden. Es gibt keine Schmerzen, keine Wärmegefühl und keine signifikante Verletzung des Hautgewebes.[0016] Figure 10 shows a cross-section of the skin surface after laser irradiation. This drawing is based on pig skin biopsy results of the skin treated as described above. The skin is gently washed with an alcohol-soaked cloth and allowed to dry, resulting in the surface shown in Figure 11. The representation shown in Figure 11 can be compared with that of Figure 2. We see that about three layers of the dead cells in the stratum corneum have been removed. There is no pain, no feeling of warmth and no significant injury to the skin tissue.

[0017] Die Nd : YAG-Laserenergie, die in dem Kohlenstoff nicht absorbiert wurde, wird ohne Schaden anzurichten in der Haut und dem Gewebe unterhalb der Haut zerstreut. Es ist bevorzugt, einen leicht divergierenden Strahl vorzusehen, um sicherzustellen, daß sich dieser verteilt, nachdem er auf die Haut aufgetroffen ist. Bei unserer bevorzugten Ausführungsform ist die Punktgröße an der Oberfläche 0,5 cm (Durchmesser) und verteilt sich mit 10 Grad.[0017] The Nd:YAG laser energy that was not absorbed in the carbon is dispersed without causing damage to the skin and subcutaneous tissue. It is preferable to provide a slightly diverging beam to ensure that it disperses after it has impacted the skin. In our preferred embodiment, the spot size on the surface is 0.5 cm (diameter) and disperses at 10 degrees.

ZWEITE BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM (MIT BEGRENZUNG)SECOND PREFERRED EMBODIMENT (WITH LIMITATION)

[0018] Eine zweite bevorzugte Ausführungsform ist dieselbe wie die erste bevorzugte Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß, nachdem die Kohlenstoff-Öl-Suspension auf die Hautoberfläche gegeben wurde, eine dünnes flaches Stück Glas (wie ein Mikroskopglas) fest über der Suspension angelegt wird, um die kleine Explosion zu begrenzen, und mehrere Pulse (vorzugsweise etwa 1 oder 2) des Laserstrahls werden durch das Glas auf jeden Bereich der Suspension angewandt. Auch verwenden wir nicht die Ultraschallvorrichtung. Die Wirkung soll die Oberflächenverunreinigung der oberen Schichten der Epidermis mit kleinen Graphitpartikeln beträchtlich verstärken. Die Wirkung ist in den Fig. 12 und 13 gezeigt. Ein oder zwei Pulse sind genügend, um eine beträchtliche Verunreinigung unter der Oberfläche mit kleinen Kohlenstoffpartikeln herbeizuführen. Nach dieser Anwendung wird das Glas entfernt, und das Verfahren wie obenstehend für die erste Ausführungsform erläutert wird fortgesetzt, bis im wesentlichen der gesamte Graphit verdampft wurde. Bei einer alternativen Ausführungsform könnte eine Kunststoffplatte für den einmaligen Gebrauch, die für den Laser durchlässig ist, an Stelle der Glasplatte verwendet werden. Die Kunststoffplatte für den einmaligen Gebrauch könnte zu einem Teil eines angelenkten Arms des Lasers oder einem. Teil eines an dem angelenkten Arm befestigten Handstücks gemacht werden.[0018] A second preferred embodiment is the same as the first preferred embodiment except that after the carbon-oil suspension has been applied to the skin surface, a thin flat piece of glass (such as a microscope glass) is placed tightly over the suspension to contain the small explosion and several pulses (preferably about 1 or 2) of the laser beam are applied through the glass to each area of the suspension. Nor do we use the ultrasonic device. The effect is intended to significantly increase the surface contamination of the upper layers of the epidermis with small graphite particles. The effect is shown in Figures 12 and 13. One or two pulses are sufficient to cause significant subsurface contamination with small carbon particles. After this application, the glass is removed and the process as explained above for the first embodiment is continued until substantially all of the graphite has been vaporized. In an alternative embodiment, a disposable plastic plate that is transparent to the laser could be used in place of the glass plate. The disposable plastic plate could be made part of an articulated arm of the laser or part of a handpiece attached to the articulated arm.

DRITTE BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM - CO&sub2;THIRD PREFERRED EMBODIMENT - CO&sub2;

[0019] Eine dritte bevorzugte Ausführungsform verwendet einen CO&sub2;-Pulslaser. Bevorzugte Betriebsparameter sind: Wellenlänge: 10,6 Mikrometer, Energiedichte pro Puls: 2,5 Joule/cm², Pulsdurchmesser: 1 cm, Pulsdauer: 50 ns. Laserstrahlen von 10,6 Mikrometer besitzen eine Extinktionslänge in der Haut von etwa 40 Mikrometer, da die Pulsenergie in Wasser stark absorbiert wird. Diese wird in Kohlenstoff viel stärker absorbiert. Wir schätzen eine Extinktionslänge von 1 bis 2 Mikrometer.[0019] A third preferred embodiment uses a CO2 pulse laser. Preferred operating parameters are: wavelength: 10.6 microns, energy density per pulse: 2.5 joules/cm2, pulse diameter: 1 cm, pulse duration: 50 ns. Laser beams of 10.6 microns have an extinction length in the skin of about 40 microns, since the pulse energy is strongly absorbed in water. This is absorbed much more strongly in carbon. We estimate an extinction length of 1 to 2 microns.

[0020] Das Verfahren ist dem obenstehend beschriebenen sehr ähnlich. Graphit wird wie obenstehend unter Anwendung des Ultraschalls aufgetragen, um einen Teil des Kohlenstoffs unter die Oberfläche zu drücken. Die Laserpulse werden wie obenstehend angewandt, und die ersten Pulse liefern ähnliche Resultate, wobei die zwei Schichten von Kohlenstoff gesäubert werden. Der dritte Puls verdampft neben einer Verdampfung von Kohlenstoff unter der Hautoberfläche eine dünne Gewebeoberfläche. Damit erhalten wir die kombinierte Wirkung aus (1) der mechanischen Entfernung von Geweben aufgrund der Explosion von Partikeln unter der Oberfläche und (2) der Verdampfung einer Oberflächenschicht von Gewebe der Epidermis einer Dicke von etwa 2-3 Mikrometer.[0020] The process is very similar to that described above. Graphite is applied as above using ultrasound to push some of the carbon below the surface. The laser pulses are applied as above and the first pulses give similar results, cleaning the two layers of carbon. The third pulse vaporizes a thin surface of tissue in addition to vaporizing carbon below the skin surface. Thus we obtain the combined effect of (1) mechanical removal of tissue due to explosion of particles below the surface and (2) vaporization of a surface layer of epidermal tissue approximately 2-3 micrometers thick.

VIERTE BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM - FLÜSSIGE FREMDSUBSTANZFOURTH PREFERRED EMBODIMENT - LIQUID FOREIGN SUBSTANCE

[0021] Stellen Sie eine Lösung aus warmem Wasser, gefärbt mit schwarzer Lebensmittelfarbe mit einem Teil Farbe pro fünfzig Teile Wasser her. Tragen Sie diese auf die Hautoberfläche mit einer Gaze 10 Minuten lang auf. Das warme schwarzgefärbte Wasser dringt in den Freiraum in den oberen Schichten der corneum stratum ein. (Diese Freiräume sind normalerweise mit Luft gefüllt.) Entfernen sie die Gaze und bestrahlen Sie mit etwa 1 oder 2 Pulsen pro Stelle unter Verwendung eines CO&sub2;-Lasers, welcher mit Pulsen 10,6 Mikrometer und einer Dauer von 50 Nanosekunden bei einer Energiedichte von 2 Joule pro cm² betrieben wird. Diese kurzen Pulse geben genügend Energie gezielt auf die gefärbte Wasserlösung ab, um unmittelbar das die obersten Zellen des corneum stratum mitreißende Wasser zu verdampfen.[0021] Prepare a solution of warm water colored with black food coloring at one part coloring per fifty parts water. Apply this to the skin surface with a gauze for 10 minutes. The warm black colored water will penetrate into the space in the upper layers of the corneum stratum. (These spaces are normally filled with air.) Remove the gauze and irradiate with about 1 or 2 pulses per site using a CO2 laser operating at 10.6 micron pulses of 50 nanoseconds duration at an energy density of 2 joules per cm2. These short pulses deliver enough energy targeted to the colored water solution to immediately vaporize the water entraining the uppermost cells of the corneum stratum.

[0022] Eine Alternative zu dieser Ausführungsform ist die Zusetzung von Indocyaningrün zu dem warmem Wasser an Stelle der schwarzen Lebensmittelfarbe. Indocyaningrün absorbiert Infrarotlicht wie das durch Nd : YAG-, CO&sub2;-, Alexandrit-, Ti : Saphir- und GaAs-Diodenlaser erzeugte. Da Wasser ein ausgezeichnetes Absorptionsmittel von CO&sub2;-Laserenergie ist, könnten zahlreiche Lotionen auf Wasserbasis mit dem CO&sub2;-Laser verwendet werden.[0022] An alternative to this embodiment is to add indocyanine green to the warm water instead of the black food coloring. Indocyanine green absorbs infrared light such as that produced by Nd:YAG, CO2, alexandrite, Ti:sapphire and GaAs diode lasers. Since water is an excellent absorber of CO2 laser energy, numerous water-based lotions could be used with the CO2 laser.

ANDERE AUSFÜHRUNGSFORMENOTHER EMBODIMENTS

[0023] Personen mit Erfahrung auf dem Gebiet der Lasermedizin werden erkennen, daß zahlreiche andere Laser-Fremdsubstanz-Kombinationen angewandt werden könnten, um die Erfindung in die Praxis umzusetzen. Die wichtigen Attribute der Kombinationen sind:[0023] Those skilled in the art of laser medicine will recognize that numerous other laser-foreign substance combinations could be used to put the invention into practice. The important attributes of the combinations are:

1) Die Fremdsubstanz muß Energie bei der Wellenlänge des Laserstrahls in hohem Maße absorbieren können.1) The foreign substance must be able to absorb energy to a high degree at the wavelength of the laser beam.

2) Der Laserstrahl muß ein gepulster Strahl mit sehr kurzen Pulsen sein (Pulsdauer von weniger als 1 Mikrosekunde).2) The laser beam must be a pulsed beam with very short pulses (pulse duration of less than 1 microsecond).

3) Die Fremdsubstanz muß in die oberen Schichten der Epidermis zum Eindringen gebracht werden können.3) The foreign substance must be able to penetrate into the upper layers of the epidermis.

4. Die Fremdsubstanz muß mit genügend Energie explodieren, um Epidermiszellen nach Absorption der Laserenergie mitzureißen.4. The foreign substance must explode with enough energy to entrain epidermal cells after absorption of the laser energy.

[0024] Anmelder testeten Acryl-Tättowierungstinten, die von der FDA für den Gebrauch für Tättowierungen genehmigt wurden. Schwarze und blaue Tättowierungstinten, die von Spaulding und Rogers vertrieben werden, scheinen mit einem Nd : YAG-Laser, welcher bei 1 Hz, 1,06 Mikrometer mit einer Energiedichte von etwa 3 J/cm² betrieben wird, gut zu funktionieren. Mit anderen Farben hatten wir weniger Erfolg.[0024] Applicants tested acrylic tattoo inks approved by the FDA for use in tattooing. Black and blue tattoo inks sold by Spaulding and Rogers appear to work well with a Nd:YAG laser operating at 1 Hz, 1.06 microns with an energy density of about 3 J/cm2. We have had less success with other colors.

Claims (9)

1. Ein Verfahren für die kosmetische Entfernung von oberflächlichen epidermischen Hautzellen des corneum stratum in der menschlichen Haut, umfassend die Schritte:1. A method for the cosmetic removal of superficial epidermal skin cells of the corneum stratum in human skin, comprising the steps of: a. Topische Auftragung auf einen Hautbereich einer Fremdsubstanz mit einer hohen Absorption von Licht zumindest eines Frequenzbereichs, welcher in die äußeren Schichten der menschlichen Epidermis eindringt,a. Topical application to a skin area of a foreign substance with a high absorption of light of at least one frequency range which penetrates the outer layers of the human epidermis, b. Erzwingen des Eindringens von einem Teil der Fremdsubstanz, um den Freiraum zwischen den epidermischen Hautzellen zu füllen,b. Forcing the penetration of a portion of the foreign substance to fill the space between the epidermal skin cells, c. Bestrahlen des Hautbereichs mit Lichtpulsen zumindest eines Frequenzbereichs, wobei mindestens einer der Pulse eine genügende Energiedichte aufweist, um mindestens einen Teil der Fremdsubstanz zum Explodieren zu bringen und eine für die Diffusion der Hitze ungenügende Dauer aufweist, so daß der Teil der Fremdsubstanz explodiert und dadurch einige der oberflächlichen epidermischen Hautzellen mitreißt.c. Irradiating the skin area with light pulses of at least one frequency range, wherein at least one of the pulses has sufficient energy density to cause at least a portion of the foreign substance to explode and has insufficient duration for the diffusion of heat, so that the portion of the foreign substance explodes, thereby entraining some of the superficial epidermal skin cells. 2. Ein kosmetisches Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Fremdsubstanz eine große Anzahl von Kohlenstoffpartikeln aufweist, bevorzugt Graphitpartikel.2. A cosmetic method according to claim 1, wherein the foreign substance comprises a large number of carbon particles, preferably graphite particles. 3. Ein kosmetisches Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei eine Ultraschallvorrichtung verwendet wird, um das Eindringen von einem Teil der Kohlenstoffpartikel in die Freiräume zu erzwingen.3. A cosmetic method according to claim 2, wherein an ultrasonic device is used to force the penetration of a portion of the carbon particles into the voids. 4. Ein kosmetisches Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei mindestens eine zwingende Explosion eines Teils der Fremdsubstanz für das Erzwingen des Eindringens von einem Teil der Fremdsubstanz in die Freiräume verwendet wird.4. A cosmetic method according to claim 1, wherein at least one forcing explosion of a portion of the foreign substance is used for forcing penetration of a portion of the foreign substance into the voids. 5. Ein kosmetisches Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ein Begrenzungsmittel, das für das Licht mindestens eines Frequenzbereichs durchsichtig ist, bevorzugt eine Glasplatte oder eine Plastikplatte, und noch bevorzugter eine Plastikplatte mit einem angelenkten Arm, während der Dauer der zwingenden Explosion mit dem Zweck der Begrenzung dieser zwingenden Explosion fest auf die topisch angewendete Fremdsubstanz angelegt wird.5. A cosmetic method according to claim 1, wherein a limiting means which is transparent to the light of at least one frequency range, preferably a glass plate or a plastic plate, and more preferably a plastic plate with an articulated arm, during the Duration of the compulsory explosion with the purpose of limiting this compulsory explosion is firmly applied to the topically applied foreign substance. 6. Ein kosmetisches Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Graphitpartikel mit einem Öl, vorzugsweise mit Babyöl, vermischt sind.6. A cosmetic method according to claim 2, wherein the graphite particles are mixed with an oil, preferably with baby oil. 7. Ein kosmetisches Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die größere Abmessung der Kohlenstoffpartikel ungefähr 1 Mikrometer ist.7. A cosmetic method according to claim 2, wherein the major dimension of the carbon particles is about 1 micrometer. 8. Ein kosmetisches Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Pulse Pulse eines Nd : YAG-Lasers sind.8. A cosmetic method according to claim 2, wherein the pulses are pulses of a Nd:YAG laser. 9. Ein kosmetisches Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Pulse Pulse eines CO&sub2;-Lasers sind.9. A cosmetic procedure according to claim 2, wherein the pulses are CO2 laser pulses.
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